与国内同类产品相比,汇能测试仪的此项功能明显优越。主要表现在:测试频率准确、稳定,满足后驱动技术对测试时间的严格规定;26/20系列产品逻辑电平高、低可设,测试范围宽;对器件的在线工作环境识别能力强,提示的在线测试信息丰富,有效提高了在线测试的准确性;器件库容量大支持同型号、不同封装的器件等等。
1、在线测试
将被测电路板的电源、地和测试仪的受控电源、地相连接;用测试夹夹在被测器件上;在此项功能的索引界面上选择在线测试方式、输入器件型号后。索引界面显示如下:
双击相应封装的器件名,进入该功能的测试界面,启动测试,测试仪自动完成测试后,显示测试结果和器件工作环境信息、以及测试过程信息。参见下图:
器件工作环境信息包括:管脚自连接(比如左上窗口中器件的12、13脚旁都标注有L2,表示这两个管脚短接,并且是第二个自连接组)、管脚正反向对地电阻、管脚状态、以及测试前各管脚的电平值。
左下方是测试信号波形图。器件输入脚上的信号是测试仪施加的,叫激励波形。比如第1、4、2、3脚。每个输出脚显示两条信号波形,比如第6、5脚。上面一条称为期望波形,是根据输入波形计算出来的,也称之为正确波形;下面一条叫做实测波形,是从器件的输出脚上读回来的,是器件对激励波形的实际响应。
上图右下是测试结果文本提示窗口。只要实测波形和期望波形相同,就会提示“功能测试通过”。下面的提示信息是对测试结果的补充说明。比如输入脚浮动提示为“警告”。这是因为输入管脚浮动多数由于“悬空”引起。虽然浮动不影响对该器件的测试,但在实际维修的电路板上,除非该管脚直接连到电路板插脚上,否则不应该浮动(正确设计不允许输入悬空),这可能由断线引起,应加以注意,所以给出警告。其它管脚状态将在3.4中介绍。
右上窗口列出了本次测试使用的测试参数。这些参数都允许用户修改,从而得到更准确的测试结果。具体在3.4中加以说明。
2、离线测试
把离线测试板的电源、地和测试仪的受控电源、地相连接;将被测器件锁在离线板的锁紧插座上;在索引界面上选择离线测试方式。后面的过程和在线测试完全相同。差别仅在于没有工作环境信息和测试结果补充说明。
3.2 主要功能
a、单次测试
测试已知型号的器件,仅测试一次,并给出测试结果。在线测试还要给出该器件的工作环境信息和测试过程信息。请参见3.1。
b、循环测试
测试过程和a相同,差别仅在于循环测试要反复执行测试,直至测试失败或者被用户中止,然后提示最后一次的测试相关信息(测试结论、工作环境信息和测试过程信息)。该功能可用于发现工作不稳定的器件。
c、 识别未知器件型号
根据用户输入的被识别器件的管脚数,自动连续调用测试过程,将器件库中管脚数相同的器件全部测试一遍,显示所有通过测试的器件型号。具体说就是,先取出库中一个器件,按该器件进行功能测试,再取出下一个器件,……。直至测试完库中所有器件。把测试通过的型号全部显示出来,所以,成功识别的条件是:被识别的器件是好的,并实际存在于器件库中。
在线识别受器件工作环境的影响,经常会识别出多个型号。
注意,这种识别只对器件逻辑功能进行判断,不区别性能。
d、 器件库扩充
在器件功能已知的前提下,为器件库添加新器件。国内同类产品多使用门级描述,而汇能测试仪使用寄存器级逻辑语言来描述器件功能,更容易使用。
3.3 辅助测试功能
a、测试夹自动定位
允许测试夹以不同方向、位置夹在被测器件上,不影响测试结果。
如果器件输入、输出逻辑电平不同,或者有NC脚,测试仪自动禁止使用该功能。必须将第一测试通道与器件第一脚对齐方可测试。具体原因请参见有关资料。
b、 自动为OC输出加上拉电阻
测试仪在测试器件时,自动为OC输出加上拉电阻,否则OC输出器件不能正确测试。表现为好器件的输出为恒低。
c、离线测试时通过测试通道自动加电
单个器件消耗的电流小,可借用测试通道(扁平电缆)给器件加电源,方便测试。但这种方式承载的电流十分有限(注意一下扁平电缆线径),对功耗大的器件最好不用;当然更不可借用此种方式给整块电路板供电。
d、在线测试时自动控制外供电源通断
控制测试仪外供电源仅在测试瞬间接通,给被测板供电,其它时间断开,被测板上没有电,有利于在维修过程中,保证被测电路板的安全。
3.4 汇能测试仪的功能特色
就此项测试功能而言,不同公司产品之间的差别,除了器件库容量、支持器件的类型之外,主要在于在线测试。导致在线测试差别的不是基本技术原理——都使用了后驱动隔离技术,而在于以下几方面:
1.采用了哪些措施,来解决那些单凭后驱动技术解决不了的在线测试问题,也就是会导致误测、误判的问题;
2.测试范围的大小;
3.是否提供有丰富的测试过程信息,供用户对测试结果作进一步分析。
相对于国产同类产品,汇能测试仪在这些方面的优势十分明显。下面介绍的各项特点,大多数属于汇能特有,或者是汇能做得更好。这些特点,具体体现了汇能测试仪的优势所在。
(1).汇能的后驱动隔离信号的特点
a.后驱动技术对测试时间有严格要求,这就要求测试仪的数字通道频率准确、稳定。汇能测试仪的具体指标,请参见最前面的《汇能测试仪及测试系统概述》。该指标用户可以计量;
b.不同系列的器件,对逻辑1、逻辑0对应的电平值的标准也不同。比如3.3V系列、12V系列、±12V系列等。汇能测试仪2600/2000系列机型输出的逻辑1、0对应的电平值,在±12V内可设,所以称之为目前国内同类产品中唯一能够支持全逻辑电平系列器件测试的在线维修测试仪。
具体请参见第十五章。
(2).汇能的器件库的特点
a. 支持对同型号、不同封装器件的测试;
b. 寄存器级逻辑功能描述语言;
c. 库中包括一万多种器件。
( 3).汇能测试仪提高在线测试的准确性的方法
有两方面原因会影响在线测试的准确性。
a. 不满足正确执行测试的条件
比如电源欠压、接触问题等;
b. 不满足正确使用后驱动技术的条件
后驱动技术用来“隔离数字器件之间的连接;在被测器件输出结点上不能有其它器件输出”。违反了这一前提,就会误测,通常是把好器件测成坏器件。比如用器件直接驱动三极管基极、器件输入接有较大电容、总线结构等等。这些可统称为不满足隔离条件的结构。会导致隔离失败,结果把好器件误测为坏器件;
提高在线测试准确性的办法,是把各种影响正确测试的情况尽可能多的识别出来,提示给用户,从而避免误判。提高识别能力是在线测试的主要技术难点,所以识别能力的强弱可作为衡量此项功能好坏的主要标准之一。
下面逐项说明汇能测试仪能够识别哪些影响测试准确性的情况:
a. 接触检查
当器件管脚氧化、或涂层未打磨干净,测试夹与管脚接触不上时,提示该管脚“开路”;
b. 加电延迟时间
给电路板加电后,板上电压逐渐上升,上升到正常值所需时间,与电路板上电源滤波电容相关。本功能允许用户设置加电后延迟多长时间才开始测试。可选:0.5秒、1秒、2秒、5秒、7秒。
c.电源电压检查
当被测器件电源脚上的电压过低或过高时,给出警告,或停止测试。
d. 非法电平检查
当被测器件管脚上有超过电压区间20%的电平值时,为安全起见,提示后终止测试。
e. 总线竞争识别提示
三态器件允许将多个器件输出并接在一起,构成总线结构。总线竞争会导致好器件测试失败。如果缺乏此项功能,当测试失败时,就无法区别是器件故障,还是由于存在“总线竞争”导致的误测。
本功能可在测试前自动侦测三态器件是否处于总线竞争状态,给出警告提示。
f.八路总线竞争屏蔽信号(BDS信号)
发现有总线竞争后,要用BDS信号屏蔽竞争总线的器件,才能正确测试。
挂在总线上的器件常有多路。汇能测试仪参照进口产品,设置了八路BDS,每个信号可分别定义“高”或“低”有效,以满足不同器件要求。
g.提取并显示器件管脚的模拟在线特征
1) 器件各管脚对地的正反向电阻;
2) 器件各管脚的测前电平值;
3) 提取并显示器件的自联接。
h.提取并显示器件管脚的数字在线特征
1)浮动态:多数情况为输入脚悬空;
2) 翻转态:该管脚上有其它数字信号;
3) 信号态:该管脚以及与之相连的其它管脚中至少有一个为输出;
4) 锁定态(恒高、不可高、恒低、不可低):管脚状态被外电路锁定;
5) 电源态:管脚接电源;
6) 地态:管脚接地。上述模拟和数字特征中,有的非法(有可能影响正确测试)、有的合法。当测试失败后,首先
检查是否存在非法管脚特征。如果存在,要设法排除后重测,没有非法特征后才能确认测试结果。
(4).汇能如何检测一些非功能性故障
器件性能变差导致的电路故障,在维修中时有发生。具体参见第四章。在没有专门的性能测试功能时,下面的功能可用于发现一些性能故障。
a. 阈值电平在±12V内用户可设置
型号完全相同的器件,输出的高电平越高,低电平越低越好。通过设置阈值电平,可确定器件输出的高、低电平具体是多少,对器件进行比较选择。
例如,TTL器件的标准高、低阈值是2.4V、0.8V,但经验表明,用在线维修测试仪测试正品TTL器件,高电平会比2.4V高很多,低电平也比0.8V低不少。如果器件输出的高、低电平接近标准阈值,这样的器件性能不太好,上机使用可能会引起不确定性故障。
b. 多种测试频率
数字器件测试频率可选。变换测试频率有助于发现与输出能力有关的性能故障。同样型号的器件,可使用的测试频率越高,性能越好。
(5).测试界面的特点
提示逻辑时序波形、定位光标、界面上的波形及背景颜色均用户可设等。
3.5在线测试基本技术原理
a.后驱动隔离技术
该技术是美国人在上世纪60年代提出的。可简单说明如下。参见下图左。
设测试U3,就要在U3各输入脚所在电路结点上施加测试信号。由于决定结点电位的是器件输出而不是输入(参见图中的X结点),在该结点上加信号实质上是如何驱动U1的与X引脚关联的输出,使它能够根据测试要求为高或为低。同理,U3的输出可以直接取回来。
假定U1输出为低,如何驱动到高电平呢?参见图一右给出的TTL器件的典型输出结构。
输出低时,Q1截止,Q2饱合。这个低电平就是Q2的饱合压降。Q2的饱和条件为:β2×Ib2>>Ic2。通过测试仪给Q2的集电极注入一个足够大的电流,使Ic2变得很大,Q2脱离饱合,它的输出就会升起来。但Q2上的功耗:P=ic2*Vce2 会随ic2、Vce2的增加迅速增加到P >Pcm(最大额定功耗)。这是否会损坏Q2呢?后驱动技术证明,只要驱动时间限制在26毫秒以内就不会有问题(英国军方标准。所以要求测试仪的测试频率准确。频率准确,才能准确控制测试时间)。
对于输出为高要驱动为低,分析方法相同,仅把向Q2集电极灌电流改为从Q1发射极拉电流。
从以上说明可以看出:
1.用于隔离数字器件间的关联对测试的影响;
2.一个电路结点须由一个输出多个输入组成;
3.被测试器件上不能有其它逻辑信号。
然而存在着不满足上述要求的电路结构。例如输入接电容、输出直接驱动晶体管基极、总线结构(一个电路结点上有多个器件输出)、被测器件上有其它逻辑信号(比如板上有晶振)等等,这些会使得隔离失败,导致错误的测试结果。这就是必须识别被测器件的工作环境的原因。
b.自适应技术
在线测试时,器件管脚之间短路(自连接)、管脚状态锁定(例如输入脚接电源或地)等情况,后驱动无法处理。通过自适应技术解决。
下图给出了2输入与非门的四种使用形式。
对第一种形式,用X1,X2=00、01、10、11激励器件输入,检测输出Y是否满足与X1、X2的“与非”关系。但对后三种形式,这样测试就会出错。根据器件的自联接、管脚锁定情况,临时确定测试方案,这就是“自适应”的具体含义。
实现自适应的方法是:用二进制函数描述逻辑器件的功能,自连接对应于自变量之间的约束关系,输入管脚状态锁定对应于自变量蜕化成常 量,输出管脚状态锁定作为非法管脚特征处理。